比太阳质量大数十亿倍的黑洞存在吗？如果存在，我们该如何去发现

darny

黑洞的质量是太阳的数十亿倍的观点长期处于理论阶段。赫德福德郡大学的马丁·克劳斯解释到，现在的天文学家通过研究更支持了这一观点的成立。

不论你是在研究雨林或者是外太空，对自然界的观察往往会得到意想不到的结果甚至是新的谜团。当射电天文学在20世纪50年代兴起时，我们并不知道它会导致这样新奇的发现，那就是所有的星系包括我们所在的银河系在它们中心似乎都有一个质量是太阳数十亿倍的令人惊叹的巨大黑洞。

几十年后，我们仍然无法证明这些被称为特大质量黑洞的庞然大物是真实存在的。但在《皇家天文学会月刊》上已经发表出来的新研究或许能够在有一天帮助到我们。

早期的射电天文学家发现了一些星系会释放无线电波（电磁辐射的一种）。当发现了星系时而碰撞和合并后，他们自然地猜想到这是否会与无线电的释放有关。但是，通过更加精确的观察后，这一想法还是被否定了。

可喜的是，他们发现了这些无线电波是通过狭长的喷流释放出来的。而这意味着这一神秘力量来自星系中心的一个极其小的区域。与此同时，这些无线电波也十分强大，它的亮度经常超过一个星系里所有星星亮度的总和。这样巨大的能量究竟是如何产生的，很多的解释层出不穷。最终在二十世纪七十年代的时候，科学家提出来这种巨大能量产生的真正原因是特大质量黑洞的存在。现在，这种物质被称为类星体。

通过理论模型，科学家估算出这些物质有一整个小型星系的质量，并且在面积上与地球轨道环绕太阳的大小相当。但是基于仅有部分星系会产生能量的大爆发，所以我们并不清楚特大质量黑洞的存在是否具有普遍性。直到1990年哈勃空间望远镜的诞生，银河系附近的星系没有产生射电爆发的问题终于得到了研究。那么问题来了，它们的中心包含着特大质量黑洞吗？

结论是：大多数的不发光的星系中心都是存在特大质量黑洞的，因为天文学家观测到在星系中心存在着引力质量，它能够在不发光的情况下影响着周围的物质。甚至有证据显示在银河系的中心也存在着一个特大质量黑洞，目前被称为人马座A。因此在这种情况下，天文学家更加确信特大质量黑洞是真实存在的，并且它也许还能够解释有些星系产生异常巨大的能量爆发的现象。

尽管一些特大质量黑洞释放的喷流来源于黑洞周围而并非其本身，但是这仍然不足以支撑上述的结论。那么问题来了，我们究竟要如何证明黑洞的存在呢？ 首先，黑洞这一概念是依据爱因斯坦的广义相对论而产生的，它是指在太空中从未有光和物质能够逃离其中的一个限定区域。实际上，对于天文学家来说，探测黑洞是个相当困难的任务，因为他们需要去观测一种不会释放任何东西的物质。

从质量相当于一个恒星的小型黑洞来看，有一个证据着实被发现了，那就是当两个这样大小的物质合并后会产生引力波。引力波是一种存在于空间的小幅摆动，它在2015年被第一次正式登记。这一发现证明了黑洞有时以一种成对的形式出现并且的确是通过合并产生。这样的发现可称为是巨大的成功，并在2017年荣获了诺贝尔奖。

紧接着，我们也更好地理解了正常大小的黑洞是从何而来。事实上，黑洞是在比太阳的质量还大得多的恒星的生命结束之后所剩下的物质的基础上形成的。但是，有关特大质量黑洞的存在和起源的谜团仍未被揭开。

自旋黑洞

通过现有的发现，科学家揭示了许多特大质量黑洞产生的射电喷流事实上是这些物质成对出现并且相互盘旋的所导致的结果。这一结论是通过对观测到的射电图的范围在电脑模型下进行比较而得出的。

另外，二级黑洞释放的射电喷流是由一级黑洞超过几百年甚至上千年的周期性方位变动而产生的。与此同时，科学家还意识到喷射方向的周期变化会在星系中心的射电图中有非常明确的显现。

通过对射电星系样品的研究，科学家发现了75%的射电星系样品存在着这种模式，并且提出了特大质量黑洞的成对现象是一种规律而非例外。事实上，这种成对现象被认为是星系合并后形成的。每一个星系都包含着一个特大质量黑洞，由于它们比其他所有的星球都重，因此他们会沉到新形成的星系的中心，这是它们第一次成为亲密的一对，之后在引力波的释放下合并。

尽管有关观测提供了特大质量成对黑洞存在的部分证据，但是这还不是一个完整的证明。我们所观测到的仍然只是由于黑洞而产生的一些间接迹象。就像普通的黑洞的一样，一个完整的特大质量成对黑洞存在的证据也需要对它们释放的引力波进行探测。

但是，目前的引力波望远镜仅能够探测到与恒心质量相当的黑洞所产生的引力波。这是由于它们绕彼此公转的速度要很快从而产生的更高频率的引力波，而当前的技术只能够允许我们探测到这种频率的引力波。不过下一代的设备将能够探测到可能来自于特大质量成对黑洞的低频引力波。在特大质量成对黑洞第一次被提出来的半个世纪后，未来的技术将最终证实它们的存在，而这也会是成为一名科学家激动万分的时刻。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. THE CONVERSATION- cosmosmagazine-王曼婷

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本文选自：今日头条